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G值、地球质量、地球公转线速度、角速度、地球到太阳的轨道半径的变化情况

来源:学生作业帮 编辑:拍题作业网作业帮 分类:物理作业 时间:2024/04/28 13:11:39
G值、地球质量、地球公转线速度、角速度、地球到太阳的轨道半径的变化情况
G值的变化 以及现在的地球质量、地球公转线速度角速度和地球到太阳之间轨道半径与很久很久以前的值有何变化?
最好有公式.
1、G值(6.6699+-0.0007) 10-11 m3kg-1s-2
由于引力相互作用十分微弱,外界振动对测G实验的干扰必须进行隔离,而且隔振系统的频率越低,隔振效果也就越好.我们国家首次提出准静止参照系的概念,并实施了基于准静止参照系主动阻尼的新隔振方法.设计并制作了超低频的垂直扭杆弹簧系统,其固有周期达20秒,在6Hz上系统隔振率超过3个量级.将其作为准静止参照系,成功地实现了对一大型隔振系统进行主动阻尼,其隔振性能比传统隔振方法好一个数量级以上(Rev.Sci.Instrum.69,1998:2781; Phys,Lett.A,253,1999:1).
独特的实验设计(长周期、高Q值),优越的实验环境(安静、恒温、隔振),扭秤仪器系统误差的深入细致研究,加上背景环境的同步监测,确保了实验精度.我们最终测得G为(6.6699 0.0007) 10-11 m3kg-1s-2,其相对精度达到105 ppm,该结果发表在美国的Phys.Rev.D(《物理评论D》)上.这不仅是我国至今为止的第一个高精度G值,而且也是目前国际上几个最好的测量值之一,并于1998年被国际物理学基本常数委员会推荐的CODATA值采用
2、地球质量5.975x10^24kg
目前来讲,地球质量基本不变.
地球质量增加可能有两个方面的原因:一是太阳的辐射,二是吸收的宇宙尘埃(包括殒石和一些小尘埃和粒子).地球质量会减少也有两个方面的原因:一是地球的辐射,二是地球气体的逃逸.
据测量,地球接受的辐射与自身的对外辐身基本保持收支平衡,因而质能互换基本平衡.
地球吸收的宇宙尘埃和从地球逃逸的气体没有确切的测量数据,不知谁大谁小,暂且只能认为是平衡的.
从长时间来讲,地球的质量应该会减小,因为太阳的辐射会不断减弱,而宇宙的背景温度还在下降,因而地球在未来对外的辐射能应该超过它接收的辐射能,从而使质量越来越小.
历史上,地球比现在转得要快.现在之所以转得慢了,不是因为地球的质量增加导致的,而是因为月球引起的潮汐消耗了地球的动能.
3、理想值为地球公转的角速度是2п/1年地球公转的线速度大小是2п/1年 ×1.5亿公里
地球公转是一种周期性的圆周运动,因此,地球公转速度包含着角速度和线速度两个方面.如果我们采用恒星年作地球公转周期的话,那么地球公转的平均角速度就是每年360°,也就是经过365.2564日地球公转360°,即每日约0°.986,亦即每日约59′8〃.地球轨道总长度是940000000千米,因此,地球公转的平均线速度就是每年9.4亿千米,也就是经过365.2564日地球公转了9.4亿千米,即每秒钟29.7千米,约每秒30千米.
依据开普勒行星运动第二定律可知,地球公转速度与日地距离有关.地球公转的角速度和线速度都不是固定的值,随着日地距离的变化而改变.地球在过近日点时,公转的速度快,角速度和线速度都超过它们的平均值,角速度为1°1′11〃/日,线速度为30.3千米/秒;地球在过远日点时,公转的速度慢,角速度和线速度都低于它们的平均值,角速度为57′11〃/日,线速度为29.3千米/秒.地球于每年1月初经过近日点,7月初经过远日点,因此,从1月初到当年7月初,地球与太阳的距离逐渐加大,地球公转速度逐渐减慢;从7月初到来年1月初,地球与太阳的距离逐渐缩小,地球公转速度逐渐加快.
我们知道,春分点和秋分点对黄道是等分的,如果地球公转速度是均匀的,则视太阳由春分点运行到秋分点所需要的时间,应该与视太阳由秋分点运行到春分点所需要的时间是等长的,各为全年的一半.但是,地球公转速度是不均匀的,则走过相等距离的时间必然是不等长的.视太阳由春分点经过夏至点到秋分点,地球公转速度较慢,需要186天多,长于全年的一半,此时是北半球的夏半年和南半球的冬半年;视太阳由秋分点经过冬至点到春分点,地球公转速度较快,需要 179天,短于全年的一半,此时是北半球的冬半年和南半球的夏半年.由此可见,地球公转速度的变化,是造成地球上四季不等长的根本原因.
4、日地平均距离为149,597,870公里
地球绕太阳的公转轨道是一个椭圆(半长轴=149600000千米,半短轴=149580000千米,半焦距=2500000千米,周长= 940000000千米),所以地球和太阳之间的距离在不断的改变,以一个恒星年为周期,既365天6时9分十秒.地球距离太阳的近日点为:147100000千米,远日点为;152100000千米.日地平均距离为149600000千米,并被称作一个天文单位
由于地球轨道不是一个正圆,而是椭圆形,所以地球与太阳之间的距离(日地距离)不是一个固定值.根据椭圆形的几何特点,其长轴的一半就是平均半径(指从一个焦点上计算而非从椭圆中心计算的平均半径,因太阳在地球轨道的一个焦点上),而地球轨道的平均半径也就是日地间的平均距离.
太阳和地球的距离在天文学上称做“天文单位”,这是一个很重要的数字,很多天文数字都是以它为基础的.
测量日地距离的方法有好几种,一种是利用金星凌日(即太阳、金星一地球刚好在一条直线上);另一种方法是利用小行星测量日地距离.历史上就是用前一种方法测出地球到太阳的距离的,也是这样算出日地平均距离的,即从地球上发出一束雷达波,打到金星上面,再从金星上反射回来.利用这种方法测出的日地平均距离为149,597,870公里,大约为15,000万公里.